[發(fā)明專利]利用熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410596726.6
• 申請(qǐng)日: 2014-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN104445199A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳道洪;丁力;張佼陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京華福神霧工業(yè)爐有限公司
• 主分類號(hào): C01B31/32
• 分類號(hào): C01B31/32
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 李志東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金與化工領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種利用熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在冶金和化工領(lǐng)域，從現(xiàn)有工業(yè)成熟或不成熟生產(chǎn)工藝來看，眾多半成品或最終產(chǎn)品的獲得基本均需要經(jīng)過高溫的還原過程。在經(jīng)歷一定時(shí)間的高溫還原過程后，半成品或最終產(chǎn)品往往以液態(tài)熔體形式進(jìn)行出料，進(jìn)入盛裝容器或者模具后，緩慢冷卻形成一定的形狀。液態(tài)產(chǎn)品的溫度大多在1000℃以上甚至2000℃以上，自身攜帶大量的物理熱，然而在冷卻過程中這些熱量并沒有得到有效利用，造成了能源的白白浪費(fèi)。假定這些大量余熱得到利用，則折算回去相當(dāng)于省卻相當(dāng)可觀的化學(xué)燃料和還原劑，即可達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，也能降低生產(chǎn)成本。此外，在當(dāng)前冶金和化工實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于還原反應(yīng)的發(fā)生，會(huì)生產(chǎn)大量的CO或CO₂氣體，考慮到大量產(chǎn)物氣體的逸出，同時(shí)為保證爐況順行和生產(chǎn)安全，均采用具有一定強(qiáng)度的塊狀物料保持透氣性，導(dǎo)致無法利用礦物原料和還原劑的粉料，這不僅造成資源的浪費(fèi)，也帶了粉塵污染，無形中也提升了生產(chǎn)成本。

在國家越來越注重可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)和綠色制造的大環(huán)境里，在日益激烈的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)條件下，為了促進(jìn)冶金和化工企業(yè)的健康發(fā)展，能耗高和成本高的問題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種利用熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法和系統(tǒng)，該方法可以使得碳基粉料和鈣基粉料發(fā)生還原反應(yīng)所得到的熔體余熱得以充分利用，并且實(shí)現(xiàn)熱解過程中粉料的全部利用，從而在降低能耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)原料的最大化利用。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種利用熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法，包括：

(1)將碳基粉料和鈣基粉料進(jìn)行混合，以便得到混合粉料；

(2)將所述混合粉料進(jìn)行成型處理，以便得到混合球團(tuán)；

(3)將所述混合球團(tuán)進(jìn)行熱解處理，以便得到氣體、液體和固體產(chǎn)物，其中，所述固體產(chǎn)物含有碳和氧化鈣；

(4)將所述固體產(chǎn)物進(jìn)行篩分處理，以便得到篩上塊料和篩下粉料；

(5)將所述篩上塊料進(jìn)行冶煉處理，以便得到熔體和冶煉尾氣；以及

(6)將所述熔體與所述篩下粉料進(jìn)行接觸，以便使得所述篩下粉料利用所述熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法通過將熔體余熱用于熱解產(chǎn)生粉料的還原反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，從而顯著降低生產(chǎn)能耗，同時(shí)較傳統(tǒng)工藝將回收的粉料返回造球工序后再利用相比，本發(fā)明可以直接將回收的粉料進(jìn)行使用，進(jìn)而節(jié)省了造球成本，從而顯著降低生產(chǎn)成本。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的利用熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述篩下粉料的最大粒徑小于3毫米。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述熔體的溫度為1700～2000攝氏度。由此，可以利用其余熱為粉料的還原反應(yīng)供給熱量。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(6)中，所述篩下粉料的加入量占所述熔體質(zhì)量的比例不大于10％。由此，可以實(shí)現(xiàn)余熱的充分利用。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，將所述熔體與所述篩下粉料進(jìn)行接觸采用以下任意一種方式進(jìn)行：a、將所述篩下粉料鋪于儲(chǔ)罐底部，然后向底部鋪有所述篩下粉料的儲(chǔ)罐內(nèi)加入所述熔體，以便使得所述粉料利用所述熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)；或b、采用噴吹方式使得所述篩下粉料與所述熔體進(jìn)行接觸。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種利用熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)，包括：

第一混合裝置，所述第一混合裝置適于將碳基粉料和鈣基粉料進(jìn)行混合，以便得到混合粉料；

成型裝置，所述成型裝置與所述第一混合裝置相連，且適于將所述混合粉料進(jìn)行成型處理，以便得到混合球團(tuán)；

熱解裝置，所述熱解裝置與所述成型裝置相連，且適于將所述混合球團(tuán)進(jìn)行熱解處理，以便得到氣體、液體和固體產(chǎn)物，其中，所述固體產(chǎn)物含有碳和氧化鈣；

篩分裝置，所述篩分裝置與所述熱解裝置相連，且適于將所述固體產(chǎn)物進(jìn)行篩分處理，以便得到篩上塊料和篩下粉料；

冶煉裝置，所述冶煉裝置與所述篩分裝置相連，適于將所述篩上塊料進(jìn)行冶煉處理，以便得到熔體和冶煉尾氣；以及

第二混合裝置，所述第二混合裝置分別與所述篩分裝置和所述冶煉裝置相連，且適于將所述熔體與所述篩下粉料進(jìn)行接觸，以便使得所述篩下粉料利用所述熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)。